Post-Quantum Cryptography dan Riset Kripto

Back to IF5161 Keamanan Data dan Perangkat Lunak

Post-Quantum Cryptography dan Riset Kripto

Questions/Cues

• Mengapa komputer kuantum mengancam RSA, DH, dan ECC?
• Apa itu “harvest now, decrypt later”?
• Standar NIST PQC apa yang sudah terbit?
• Apa itu verified crypto dan misuse-resistant AEAD?
• Alat dan tantangan terbuka apa yang tersisa?

Reference Points

• IF5161 — W07 Crypto and Data Security, “Advances: Post-Quantum Cryptography” s.d. “Open Challenges: Applied Cryptography” dan “Tools for related to Crypto Engineering”

Ancaman Kuantum

Komputer kuantum besar yang menjalankan algoritma Shor akan memecahkan RSA, DH, dan skema kurva eliptik. Ancaman yang sudah nyata hari ini: “harvest now, decrypt later”, yaitu lalu lintas terekam sekarang dapat didekripsi di masa depan. Kriptografi simetris dan hash terdampak lebih ringan (cukup menaikkan ukuran kunci/keluaran).

Standar NIST (2024):

Standar	Fungsi
ML-KEM (FIPS 203)	Key encapsulation
ML-DSA (FIPS 204)	Tanda tangan digital
SLH-DSA (FIPS 205)	Tanda tangan berbasis hash

Penerapan saat ini: hybrid key exchange (klasik + post-quantum) pada TLS, sehingga aman jika salah satu runtuh.

flowchart LR
    INV["1. Inventaris kripto<br/>(di mana RSA/ECC dipakai)"] --> AG["2. Crypto agility<br/>(algoritma dapat diganti)"]
    AG --> HY["3. Hybrid<br/>(X25519 + ML-KEM)"]
    HY --> PQ["4. Migrasi penuh<br/>ke PQC"]

Verified Crypto dan Riset Misuse

• Implementasi terverifikasi formal: HACL*, EverCrypt, fiat-crypto (dipakai di Firefox, Linux, dll.).
• Riset misuse detection: CryptoGuard, CogniCrypt, dan benchmark suite.
• Review kripto berbantuan LLM: menjanjikan, tetapi harus dicek terhadap ground truth.
• AEAD misuse-resistant (mis. AES-GCM-SIV) toleran terhadap nonce reuse yang tak disengaja.

Alat Rekayasa Kripto

Alat	Kegunaan	Lisensi
OpenSSL CLI	Inspeksi sertifikat, uji handshake	Open source
testssl.sh	Pindai server untuk protokol/cipher lemah	Open source
libsodium / PyNaCl	Memperbaiki implementasi	Open source
cryptography	AEAD, KDF, X.509 di Python	Open source
Semgrep p/cryptography, Bandit	Verifikasi perbaikan	Open source

Contoh inspeksi: openssl s_client -connect example.org:443 -servername example.org </dev/null | openssl x509 -noout -subject -issuer -dates, lalu ./testssl.sh --protocols --ciphers example.org; jelaskan apa yang bisa dilakukan penyerang pada satu temuan lemah.

Tantangan Terbuka

Migrasi sistem legacy ke PQC tanpa merusak interoperabilitas; key management yang ramah developer; analisis statis tak menangkap cacat protokol; side channel (timing, cache, daya) pada implementasi yang benar; dan inventaris kripto (mengetahui di mana kripto dipakai).

Summary

Algoritma Shor mengancam RSA/DH/ECC, dan harvest-now-decrypt-later membuat migrasi mendesak. NIST menerbitkan ML-KEM, ML-DSA, SLH-DSA (2024) dengan penerapan awal berupa hybrid key exchange. Riset berfokus pada implementasi terverifikasi, deteksi misuse, dan AEAD tahan nonce reuse, sedangkan tantangan tersisa adalah migrasi legacy, side channel, dan inventaris kripto.

Additional Information

Mulai dari Inventaris

Langkah pertama organisasi: Cryptographic Bill of Materials (CBOM), yaitu daftar algoritma, panjang kunci, dan lokasi pemakaian (TLS, VPN, code signing, database). Tanpa inventaris, tidak mungkin memprioritaskan data berumur panjang yang harus dilindungi pertama.

Proyek Eksplorasi Mandiri

1. Buat inventaris kripto sederhana untuk satu aplikasi: algoritma, kunci, umur data, dan prioritas migrasi.
2. Uji TLS hybrid (X25519MLKEM768) dengan OpenSSL 3.5+ atau Chrome dan amati negosiasinya.

Bacaan Lanjutan

• NIST FIPS 203, 204, 205
• Bernstein & Lange, Post-quantum cryptography (Nature, 2017)